Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
САМБИ_Практика.docx
Скачиваний:
0
Добавлен:
21.03.2026
Размер:
145.99 Кб
Скачать

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра БТС

ОТЧЕТ

по индивидуальному домашнему заданию

по дисциплине «Системный анализ медико-биологических исследований»

Студенты гр. 3502

Волчков Д.

Мухина А. А.

Свириденко А.

Преподаватель

Даминова Э.А.

Санкт-Петербург

2025

Формулировка проблемы, цели и задач исследования

Таблица 1 – Формулировка проблемы, цели и задач исследования

Краткое описание

Объяснение

1. Проблематика, проблема

Проблематика: Низкий уровень диагностики синдрома обструктивного апноэ сна (СОАС) в общей популяции, ведущий к серьезным последствиям для здоровья и снижению качества жизни.

Проблема: Отсутствие доступного, комфортного (в первую очередь, для пациента) и точного средства для скрининга апноэ сна в домашних условиях, что препятствует его раннему выявлению.

Низкая выявляемость синдрома апноэ сна из-за дороговизны, неудобства и малой доступности стандартной диагностики (полисомнографии). Это приводит к тяжелым последствиям для здоровья пациентов и росту экономической нагрузки на систему здравоохранения.

Нежелательным явлением в системе диагностики является трудность в выявлении Апноэ на ранних стадиях. Основной вопрос: "Как сделать первичную диагностику апноэ сна массовой, удобной и точной?". Проблема разрешима путем разработки специализированного носимого медицинского устройства, ориентированного на скрининг в привычных для пациента условиях

2.Цель исследования

Задачи исследования

Цель: разработать прототип носимого датчика для комфортного и точного скрининга синдрома обструктивного апноэ сна в домашних условиях.

Задачи:

  1. Проанализировать существующие методы и устройства для диагностики апноэ сна.

  2. Выбрать ключевые регистрируемые параметры и подобрать для них сенсоры.

  3. Разработать эргономичную конструкцию датчика для крепления на носу и ухе.

  4. Спроектировать и собрать рабочий прототип устройства.

  5. Провести лабораторные испытания для проверки точности и надежности прототипа.

Цель сформулирована как инверсия выявленной проблемы. Если проблема – "отсутствие доступного и комфортного средства", то цель – "разработать доступное и комфортное средство". Точка зрения – инженерно-медицинская, ориентированная на создание конкретного технологического решения, удовлетворяющего клиническим потребностям.

Задачи представляют собой последовательные шаги, ведущие к достижению цели. Решение этих задач позволит создать рабочий прототип, готовый к дальнейшим клиническим испытаниям.

3.Предварительное название объекта исследования

Носимый датчик для скрининга апноэ сна «АпноСкан».

Название отражает суть объекта – это датчик (сенсорное устройство), который носится на теле. «АпноСкан» является названием, указывающим на связь с апноэ (Апно-) и функцией сканирования/мониторинга (-Скан). Объектом исследования является именно устройство, его технические и функциональные характеристики.

4. Предварительное описание границ системы

Включается в систему:

БО — биологический объект, БР ФПГ — блок регистрации фотоплетизмографии, БР ДП — блок регистрации дыхательного потока, МК — микроконтроллер, БД — облачная база данных, ПК врача — персональный компьютер врача.

Не включается в систему на данном этапе:

Мобильное приложение для конечного пользователя (B2C).

Комплексная система безопасности и сквозного шифрования (Data Security Suite).

Интеграционные API и личные кабинеты для B2B-клиник.

Масштабируемая облачная инфраструктура (Cloud Backend).

Серийный промышленный дизайн и упаковка.

Полный цикл телемедицинского сервиса.

Границы системы очерчены для конкретного этапа – создания прототипа. Мы фокусируемся на аппаратной части и базовом сборе данных, чтобы проверить работоспособность концепции. Более сложные программные компоненты (мобильное приложение, облачная аналитика, AI-диагностика) выводятся за границы текущего исследования, так как их разработка представляет собой отдельные крупные проекты. Это позволяет сконцентрировать ресурсы на основной технической задаче.

Рисунок 1 – Структурная схема устройства: БО — биологический объект, БР ФПГ — блок регистрации фотоплетизмографии, БР ДП — блок регистрации дыхательного потока, МК — микроконтроллер, БД — облачная база данных, ПК врача — персональный компьютер врача.

2.1. Цель, задачи системы

Глобальная цель системы: съем и регистрация показателей для обеспечения раннего выявления синдрома обструктивного апноэ сна (СОАС) путем предоставления пользователю доступного, комфортного и точного средства для скрининга в домашних условиях.

Цели-требования надсистемы (системы здравоохранения и общества):

  1. Снижение частоты тяжелых осложнений, связанных с недиагностированным апноэ (сердечно-сосудистые заболевания, инсульты).

  2. Сокращение времени постановки диагноза для пациентов с высоким риском СОАС за счет предоставления врачу структурированных данных для первичной оценки.

  3. Снижение экономических потерь, связанных с последствиями СОАС (потеря производительности, лечение осложнений).

Формулирование задач системы и декомпозиция целей:

Дерево целей для системы «АпноСкан» представлено ниже. Оно состоит из трех уровней: глобальная цель (уровень 0) декомпозируется на стратегические подцели (уровень 1), которые, в свою очередь, детализируются на конкретные задачи (уровень 2).

Обеспечить раннее выявление апноэ с помощью домашнего скринингового устройства

Обеспечить интеграцию в медицинский процесс

Обеспечить комфорт и удобство использования

Обеспечить высокую точность регистрации данных

Обеспечить надежность и безопасность работы

1. Регистрировать ключевые физиологические параметры (сатурация, поток воздуха, храп)

2. Обеспечить минимальный уровень помех и артефактов

3. Обеспечить корректную синхронизацию данных с разных сенсоров

1. Обеспечить эргономичное и незаметное крепление на теле

2. Обеспечить простоту применения без помощи специалиста

3. Обеспечить автономную работу в течение всей ночи

1. Обеспечить стабильную работу аппаратно-программного комплекса

2. Обеспечить защиту персональных данных пользователя

3. Обеспечить биосовместимость и гипоаллергенность материалов

1. Обеспечить передачу данных врачу для анализа

2. Обеспечить формирование предварительного отчета для пациента и врача

3. Обеспечить совместимость с существующими медицинскими стандартами

Рисунок 2 – Дерево целей для системы «АпноСкан».

Свойство интегративности (эмерджентности) системы: Главным эмерджентным свойством системы «АпноСкан» является способность проводить предварительную диагностику СОАС, которой не обладает ни один из ее отдельно взятых элементов (сенсор, микроконтроллер, корпус, прошивка). Это свойство возникает только в результате их интеграции и слаженного взаимодействия, направленного на единую цель.

Доказательство сложности системы: Система «АноСкан» является сложной, что подтверждается следующими признаками:

  1. Целостность и эмерджентность: Система обладает новым качеством (функцией скрининга), не присущим ее компонентам по отдельности.

  2. Наличие подсистем: Четко выделяются аппаратная подсистема (датчики, плата), программная подсистема (прошивка) и конструкторская подсистема (корпус, крепление).

  3. Структурированность: Связи между элементами жестко определены (физические и информационные).

  4. Взаимодействие с внешней средой: Система активно взаимодействует с пользователем, внешними помехами, медицинскими учреждениями.

  5. Иерархичность: Система сама является частью надсистемы (медицинская диагностика) и включает в себя подсистемы.

  6. Множественность описания: Систему можно описать с разных точек зрения: технической, медицинской, пользовательской.